Teleskopy Webb i Hubble połączyły siły. Podwójnie kosmiczne zdjęcie

Najważniejszą z perspektywy uzyskiwanych danych obserwacyjnych różnica pomiędzy teleskopem Hubble i teleskopem Webb jest zakres światła, w jakim obserwują oba teleskopy. Hubble wyposażono w instrumenty koncentrujące się na obserwacjach od ultrafioletu, poprzez światło widzialne, do bardzo bliskiej podczerwieni. Webb zaczyna swoje obserwacje w tym zakresie, gdzie Hubble kończy, czyli w bliskiej podczerwieni, obejmując cały jej zakres i dodając do tego obserwacje w średniej podczerwieni.

Najbardziej kolorowe zdjęcie głębokiego kosmosu w historii to zdjęcie, które pokazuje obiekty, przede wszystkim galaktyki, znajdujące się w przeróżnych odległościach. Stąd ta wielobarwność obrazu.

Dlatego zdjęcia z Webba, nawet jeśli pokazują te same obiekty, są odmienne. Webb jest w stanie przebić się przez obłoki materii międzygwiazdowej, dojrzeć odleglejsze obiekty, za to Hubble lepiej radzi sobie z obiektami bliższymi i tymi, gdzie zachodzą bardzo energetyczne zjawiska. Webb ma większe zwierciadło, jest w stanie uzyskać większą rozdzielczość obserwacji, ale nie przeszkadza to w łączeniu danych wykonanych oboma teleskopami. Efekty są dosłownie kosmiczne, być może nawet ciekawsze od tego co niedawno pokazał nam teleskop Euclid.

Co daje połączenie obserwacji w różnych długościach fal?

Korzyści jest kilka. W przypadku obserwacji tego samego obiektu, można poznać go na różne sposoby, gdyż światło o różnych długościach fal niesie informacje o różnych aspektach jego istnienia. Można jednak na temat spojrzeć się też w inny sposób.

Światło, które dociera do teleskopów ulega poczerwienieniu, dlatego im bardziej czerwony zakres widma używamy, tym dalsze obiekty jesteśmy w stanie dostrzec. Z kolei ograniczając się do światła o krótszej długości fali, czyli mniej czerwonego, widzialnego, obserwujemy obiekty znajdujące się bliżej nas.

Gromada MACS0416 i jej otoczenie na zdjęciu łączącym obserwacje z teleskopów kosmicznych Hubble i Webb (fot: ESA)

Gdy do tego dołączyć naturalne kosmiczne zjawisko jakim jest soczewkowanie, które zachodzi w polu ogromnej gromady galaktyk MACS0416, celu obserwacji Webba i Hubble’a, dodatkowo rozszerzamy zasięg obserwacji, zarówno w przestrzeni jak i w czasie, gdyż możemy obserwować te najbardziej odległe obiekty, które istniały bardzo dawno. Ich obrazy uległy zniekształceniu (rozciągnięciu), ale wciąż niosą informacje od odległej epoce istnienia Wszechświata.

To nie tylko galaktyki, ale tez obiekty gwiazdopodobne. W rzeczywistości połączenie obserwacji Webba i Hubble’a miało na celu nie tylko uzyskanie zdjęcia o szerokim zakresie zarejestrowanego światła, czyli mówiąc potocznie maksymalnie kolorowego. A także połączenie obserwacji wykonanych w kilku różnych momentach. Dla nas to tylko kilka lat, ale dla pewnych zjawisk, które nazywamy tymczasowymi (transienty), a których poszukiwanie było nadrzędnym celem obserwacji zleconych Webbowi, to bardzo duża różnica czasowa.

Pierwsze obserwacje MACS0416 Hubble wykonał już w 2014 roku. Wraz z danymi z Webba, obejmują one cztery różne epoki czasowe.

Kolory gromady MACS0416 i ich znaczenie

Gromada galaktyk MACS0416 znajduje się 4,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Jednak nie wszystkie obiekty w polu widzenia są położone równie daleko. Część z nich jest bliższa, część jeszcze odleglejsza, a niektóre są widoczne tylko dzięki wspomnianemu soczewkowaniu przez masę gromady.

Kolory na zdjęciu przekładają się na odległości galaktyk. Te niebieskie są bliższe, te czerwone odleglejsze. Kolor pełni czasem też inną rolę. Błękit sygnalizuje dużą aktywność gwiazdotwórczą w galaktyce, czerwień wskazywać może nie tylko na odległość, ale też dużą ilość pyłu, który znajduje się na drodze światła do naszych teleskopów.

Wycinek zdjęcia gromady MACS0416 (fot: ESA)

To nie wszystko. Wśród obiektów na zdjęciu widać nie tylko galaktyki i ich skupiska. Są tu też gwiazdy i to nie tylko te na pierwszym planie. Znacznie ciekawsze są te gwiazdy, które udało się zobaczyć dzięki soczewkowaniu. I to tylko na pojedynczej z serii obserwacji, gdyż wzmocnienie ich światła było tylko tymczasowe.  Łącznie zaobserwowano 14 takich gwiazdopodobnych obiektów. Dwanaście z nich znajduje się w soczewkowanych galaktykach, dwa to prawdopodobnie supernowe, więc nie jest zaskoczeniem, że dość szybko stały się ponownie niedostrzegalne.

Odwołanie do japońskiej kinematografii i zagadka

Z tych dwunastu gwiazd najwięcej uwagi przyciąga Mothra, nazwana od imienia gigantycznej ćmy, która jest bohaterką serii japońskich filmów o Godzilli. Na taką nazwę zdecydowano się ze względu na ogromną masę gwiazdy, a także bardzo duży stopień wzmocnienia. Inną również soczewkowaną gwiazdę już wcześniej nazwano Godzilla.

Mothra znalazła się także w danych Hubble, ale najpierw to dzięki obserwacjom Webba udało się ją zidentyfikować. To gwiazda, która znajduje się w galaktyce istniejącej w czasie gdy Wszechświat miał 3 miliardy lat. Jej światło jest wzmocnione nawet o 4000 rzędy wielkości i tym bardziej niezwykłe jest to, że zaobserwowano ją oboma teleskopami, gdyż takie wzmocnienie powinno być bardzo krótkotrwałym zjawiskiem.

Obserwacje Mothry są równie tajemnicze jak natura obiektu, który zapewnił tak duże wzmocnienie obrazu odległej gwiazdy. Jedną z propozycji jest gromada kulista gwiazd, która ma odpowiednią masę (rzędu miliona mas Słońca), ale jest zbyt słaba do obserwacji nawet dla Webba. Tak astronomowie upiekli dwie pieczenie na jednym ogniu. Nam sprawili niespodziankę efektownym zdjęciem kosmosu, sobie ciekawą zagadkę do rozwiązania.

Źródło: ESA, inf. własna